پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 41 |
| تعداد شمارهها | 1,139 |
| تعداد مقالات | 9,775 |
| تعداد مشاهده مقاله | 17,922,782 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 12,528,153 |
ارائه ساختاری نوین به منظور تشخیص نوری سلولهای سرطانی با بهرهگیری از بلور فوتونی دو بعدی | ||
| فصلنامه علمی اپتوالکترونیک | ||
| دوره 6، شماره 2 - شماره پیاپی 15، دی 1402، صفحه 47-55 اصل مقاله (381.19 K) | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.30473/jphys.2024.70340.1181 | ||
| نویسندگان | ||
| الهام بهمنی* 1؛ جعفر عمادی2 | ||
| 1استادیار، گروه مهندسی برق، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، فارس، ایران | ||
| 2گروه مهندسی برق، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، فارس، ایران | ||
| چکیده | ||
| پایش سلامت همواره یکی از چالشهای مهم در حوزه پزشکی بوده است که این مورد توسط حسگرها پایش میشود. در این میان، اما حسگرهای نوری بالاخص حسگرهای نوری مبتنی بر بلور فوتونی جایگاه ویژهای دارند. به همین منظور در این مقاله، به ارائه یک نمونه حسگر نوری با استفاده از بلور فوتونی به منظور پایش و تشخیص چهار نوع از سلولهای سرطانی اقدام شدهاست. ساختار حسگر زیستی بلور فوتونی پیشنهادی از نوع دوبعدی و از جنس سیلیکون و در بستر هوا طراحی شدهاست. ساختار مذکور، توسط موجبرهای ورودی و خروجی و تشدیدگرهای نقطهای طراحی شدهاست. پس از انجام شبیهسازیها و تحلیل و بررسیهای صورت گرفته، میزان حساسیت ساختار پیشنهادی در محدوده nm/RIU 500 با میزان ضریب کیفیت بالای 600 گزارش شده است. نتایج مناسب ساختار به همراه سادگی و کوچکی ساختار که در حد میکرومتری است، ساختار پیشنهادی را برای کاربردهای زیست حسگری در حوزه پزشکی مناسب کرده است. لازم به ذکر است که برای تحلیل ساختار، از روشهای عددی از جمله روش تفاضل متناهی حوزه زمان به منظور بهدست آوردن نتایج طیف خروجی ساختار و از روش بسط موج تخت برای تحلیل محدوده شکاف باند فوتونی ساختار بلور فوتونی اولیه استفاده شده است. | ||
| کلیدواژهها | ||
| بلور فوتونی؛ حساسیت؛ حسگر زیستی؛ شکاف باند فوتونی؛ ضریب کیفیت | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Presenting a New Structure for Optical Detection of Cancer Cells Using 2D Photonic Crystal | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Elham Bahmani1؛ Jafar Emadi2 | ||
| 1Assistant Professor, Department of Electrical Engineering , Marvdasht Branch, Islamic Azad University,Marvdasht, Iran | ||
| 2department of Electrical Engeerring , Marvdasht branch, Islamic Azad university,Marvdasht, Fars, iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Health monitoring has always been one of the crucial challenges in the medical field, which is monitored by sensors. Meanwhile, optical sensors, especially those based on photonic crystal, have gained significant attention. For this purpose, the current research presents an optical sensor sample using a photonic crystal to monitor and detect four types of cancer cells. The proposed two-dimensional photonic crystal biosensor is made of silicon and is designed in an air substrate. However, it is designed by input and output waveguides and point resonators. After simulations and analysis, the sensitivity of the proposed structure has been reported within the range of 500 nm/RIU with a quality factor of over 600. The simplicity and small size of the structure, which is in the micrometer range, make it suitable for biosensing applications in the medical field. It is worth mentioning that numerical methods including the finite difference time domain (FDTD) method have been used for analyze the structure and obtain the output spectrum results, while the plane wave expansion (PWE) method has been utilized to analyze the photonic band gap range of the primary photonic crystal structure. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Photonic Crystal, Sensitivity, Biosensor, Photonic Band Gap, Quality Factor | ||
| مراجع | ||
|
[1] Schiffman, J.D., P.G. Fisher, and P. Gibbs, Early detection of cancer: past, present, and future. American Society of Clinical Oncology Educational Book, 35(1): (2015) p. 57-65.
[2] Beaver, J.A., et al., Detection of cancer DNA in plasma of patients with early-stage breast cancer. Clinical cancer research, 2014. 20(10): p. 2643-2650.
[3] Miyan, H., et al., Computational Study of a Compact and High Sensitive Photonic Crystal for Cancer Cells Detection. IEEE Sensors Journal, 2022. 22(4): p. 3298-3305.
[4] Kal-Koshvandi, A.T., Recent advances in optical biosensors for the detection of cancer biomarker α-fetoprotein (AFP). TrAC Trends in Analytical Chemistry, 2020. 128: p. 115920.
[5] Jayanthi, V.S.A., A.B. Das, and U. Saxena, Recent advances in biosensor development for the detection of cancer biomarkers. Biosensors and Bioelectronics, 2017. 91: p. 15-23.
[6] Sharma, P., P. Sharan, and P. Deshmukh. A photonic crystal sensor for analysis and detection of cancer cells. in 2015 International conference on pervasive computing (ICPC). 2015.
[7] Hameed, M.F.O. and S. Obayya, Computational photonic sensors. 2019: Springer.
[8] Kumar, A., et al., Wide range temperature sensors based on one-dimensional photonic crystal with a single defect. International Journal of Microwave Science and Technology, 2012.
[9] Shoji, S., H.-B. Sun, and S. Kawata, Photofabrication of wood-pile three-dimensional photonic crystals using four-beam laser interference. Applied physics letters, 2003. 83(4): p. 608-610.
[10] Yablonovitch, E., et al., Virtual photoconductivity. Physical review letters, 1989. 63(9): p. 976.
[11] Almawgani, A.H., et al., Highly sensitive nano-biosensor based on a binary photonic crystal for cancer cell detection. Optical and Quantum Electronics, 2022. 54(9): p. 1-19.
[12] Sani, M.H., A. Ghanbari, and H. Saghaei, High-sensitivity biosensor for simultaneous detection of cancer and diabetes using photonic crystal microstructure. Optical and Quantum Electronics, 2022. 54(1): p. 1-14.
[13] Seifouri, M., V. Fallahi, and S. Olyaee, Ultra-high-Q optical filter based on photonic crystal ring resonator. Photonic Network Communications, 2018. 35(2): p. 225-230.
[14] Massaro, A., Photonic crystals: introduction, applications and theory. 2012: BoD–Books on Demand.
[15] Shafkat, A., Analysis of a gold coated plasmonic sensor based on a duplex core photonic crystal fiber. Sensing and Bio-Sensing Research, 2020. 28: p. 100324.
[16] Sayed, H. and A.H. Aly, Salinity optical sensor by using two-dimensional photonic crystals: computational study. Materials Science and Engineering: B, 2021. 269: p. 115169.
[17] Qing, X. and M.H. Sani, Optical refractive index sensor for detection of N2, He and CO2 gases based on square resonance nanocavity in 2D photonic crystal. Optics Communications, 2021. 490: p. 126940.
[18] Sharma, S., et al., 2D photonic crystal based biosensor for the detection of chikungunya virus. Optik, 2021. 237: p. 166575.
[19] Biswas, U., J.K. Rakshit, and G.K. Bharti, Design of photonic crystal microring resonator based all-optical refractive-index sensor for analyzing different milk constituents. Optical and quantum electronics, 2020. 52(1): p. 1-15.
[20] Biswas, U. and J.K. Rakshit, Detection and analysis of hemoglobin concentration in blood with the help of photonic crystal based micro ring resonator structure. Optical and Quantum Electronics, 2020. 52(10): p. 1-16.
[21] Barough, A.S., M. Noori, and A. Abbasiyan, Slow light-based refractive index sensor in single mode photonic crystal waveguide. Physica Scripta, 2021. 96(8): p. 085508. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 169 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 160 |
||